中心議題：
- 線(xiàn)控轉向系統的發(fā)展概況
- 線(xiàn)控轉向系統的結構及工作原理
解決方案：
- 線(xiàn)控轉向系統方案
- 主控制器對采集的信號進(jìn)行分析處理
前言
汽車(chē)轉向性能是汽車(chē)的主要性能之一，轉向系統的性能直接影響到汽車(chē)的操縱穩定性，它對于確保車(chē)輛的安全行駛、減少交通事故以及保護駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著(zhù)重要的作用。如何合理地設計轉向系統，使汽車(chē)具有良好的操縱性能，始終是設計人員的重要研究課題。在車(chē)輛高速化、駕駛人員非職業(yè)化、車(chē)流密集化的今天，針對更多不同水平的駕駛人群，汽車(chē)的易操縱性設計顯得尤為重要。線(xiàn)控轉向系統(Steering – By - WireSystem，簡(jiǎn)稱(chēng)SBW)的發(fā)展，正是迎合這種客觀(guān)需求。它是繼EPS后發(fā)展起來(lái)的新一代轉向系統，具有比EPS操縱穩定性更好的特點(diǎn)，而且它在轉向盤(pán)和轉向輪之間不再采用機械連接，徹底擺脫傳統轉向系統所固有的限制，在給駕駛員帶來(lái)方便的同時(shí)也提高了汽車(chē)的安全性。
一、線(xiàn)控轉向系統的發(fā)展概況
德國奔馳公司在1990年開(kāi)始了前輪線(xiàn)控轉向的研究，并將它開(kāi)發(fā)的線(xiàn)控轉向系統應用于概念車(chē)F400Carving上。日本Koyo也開(kāi)發(fā)了線(xiàn)控轉向系統，但為了保證系統的安全，仍然保留了轉向盤(pán)與轉向輪之間的機械部分，即通過(guò)離合器連接，當線(xiàn)控轉向失效時(shí)通過(guò)離合器結合回復到機械轉向。寶馬汽車(chē)公司的概念車(chē)BMWZ22，應用了SteerByWire技術(shù)，轉向盤(pán)的轉動(dòng)范圍減小到160°，使緊急轉向時(shí)駕駛員的忙碌程度得到了很大降低。意大利Bertone設計開(kāi)發(fā)的概念車(chē)“FILO”，雪鐵龍越野車(chē)“C-Crosser”，Daimlerchrysler概念車(chē)“R129”，都采用了線(xiàn)控轉向系統。2003年日本本田公司在紐約國際車(chē)展上推出了LexusHPX概念車(chē)，該車(chē)也采用了線(xiàn)控轉向系統，在儀表盤(pán)上集成了各種控制功能，實(shí)現車(chē)輛的自動(dòng)控制。估計幾年后，機械系統將由電纜與電子信號取代。
二、線(xiàn)控轉向系統的結構及工作原理
(一)線(xiàn)控轉向系統的結構
汽車(chē)線(xiàn)控轉向系統主要由轉向盤(pán)模塊、前輪轉向模塊、主控制器(ECU)以及自動(dòng)防故障系統組成，其結構如圖1所示。
1.轉向盤(pán)模塊
轉向盤(pán)模塊包括轉向盤(pán)組件、轉向盤(pán)轉角傳感器、力矩傳感器、轉向盤(pán)回正力矩電機。其主要功能是將駕駛員的轉向意圖(通過(guò)測量轉向盤(pán)轉角)轉換成數字信號并傳遞給主控制器，同時(shí)主控制器向轉向盤(pán)回正力矩電機發(fā)送控制信號，產(chǎn)生轉向盤(pán)回正力矩，以提供給駕駛員相應的路感信息。
2.前輪轉向模塊
前輪轉向模塊包括前輪轉角傳感器、轉向執行電機、電機控制器和前輪轉向組件等。其功能是將測得的前輪轉角信號反饋給主控制器，并接受主控制器的命令，控制轉向盤(pán)完成所要求的前輪轉角，實(shí)現駕駛員的轉向意圖。
3.主控制器
主控制器對采集的信號進(jìn)行分析處理，判別汽車(chē)的運動(dòng)狀態(tài)，向轉向盤(pán)回正力矩電機和轉向電機發(fā)送命令，控制兩個(gè)電機協(xié)調工作。主控制器還可以對駕駛員的操作指令進(jìn)行識別，判定在當前狀態(tài)下駕駛員的轉向操作是否合理。當汽車(chē)處于非穩定狀態(tài)或駕駛員發(fā)出錯誤指令時(shí)，前輪線(xiàn)控轉向系統將自動(dòng)進(jìn)行穩定控制或將駕駛員錯誤的轉向操作屏蔽，以合理的方式自動(dòng)駕駛車(chē)輛，使汽車(chē)盡快恢復到穩定狀態(tài)。
4.自動(dòng)防故障系統
自動(dòng)防故障系統是線(xiàn)控轉向系統的重要模塊，它包括一系列的監控和實(shí)施算法，針對不同的故障形式和故障等級做出相應的處理，以求最大限度的保持汽車(chē)的正常行駛。線(xiàn)控轉向技術(shù)采用嚴密的故障檢測和處理邏輯，以最大程度地提高汽車(chē)安全性能。
(二)線(xiàn)控轉向系統的工作原理
其工作過(guò)程:來(lái)自轉向盤(pán)傳感器和各種車(chē)輛當前狀態(tài)的信息送給電子控制子系統后，利用計算機對這些信息進(jìn)行控制運算，然后對車(chē)輛轉向子系統發(fā)出指令，使車(chē)輛轉向。
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同時(shí)車(chē)輪轉向子系統中的轉向阻力傳感器給出的信息也經(jīng)電子控制子系統，傳給轉向盤(pán)子系統中模擬路感的部件。原理如圖2所示。
由于線(xiàn)控轉向系統中的轉向盤(pán)和轉向輪之間沒(méi)有機械連接，是斷開(kāi)的，通過(guò)總線(xiàn)傳輸必要的信息，故該系統也稱(chēng)作柔性轉向系統。
